CN113787049A - 一种用于单片湿处理制程的槽式工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于单片湿处理制程的槽式工艺方法，包括如下步骤：S10：提供一清洗槽，清洗槽内注入有工艺液体，并提供一基片夹具，基片夹具连接有驱动装置；S20：利用基片夹具夹持基片；S30：控制驱动装置驱动基片浸入清洗槽的工艺液体内以进行湿处理工艺；S40：基片湿处理完毕后，控制驱动装置驱动基片脱离清洗槽。本发明提供的用于单片湿处理制程的槽式工艺方法，基片夹具一次仅夹持一个基片，该基片在驱动装置的驱动下浸入工艺液体，一方面避免了基片间交叉感染的风险，另一方面也确保了基片与工艺液体的充分、均匀接触，提高了清洗效果。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，具体地，涉及一种用于单片湿处理制程的槽式工艺方法。
背景技术
集成电路产业是当代技术创新最多、技术更新最快的产业，其是20世纪以来日新月异发展的信息网络技术和微电子技术的基础，与我们的日常生活息息相关。集成电路芯片设计制造业是集成电路产业的核心和主体，它是加速半导体集成电路产业发展创造的基础。集成电路基片的湿法刻蚀清洗等处理工艺贯穿在整个芯片制造的过程中，占据了25％以上的生产环节。目前，基片的湿处理方法主要包括两种：
其一是槽式清洗方法，其工作原理可简单概括为：槽式清洗机一次性将多个(一般为25个)基片放在片盒中，再将片盒放在花篮中，利用驱动装置将花篮放置在装有药液或去离子水的处理槽中，驱动装置收回，基片在药液或去离子水中浸泡一段工作时间，而后驱动装置伸入清洗槽将花篮取出。槽式清洗方法的优点在于其一次性可清洗多个基片，清洗效率高、成本较低；但其缺点也是明显的，即由于其一次性须处理较多的基片，设备的体积往往较大，且须使用较多的药液或去离子水，此外，数量较多的基片同时浸泡在一个槽中，容易导致基片之间的交叉污染，易导致多个基片同时报废的情况出现。
其二是单片式清洗方法，其工作原理可简单概括为：基片由驱动装置从片盒中取出放置在清洗机工艺腔内的旋转平台上。工艺作业过程中，旋转平台旋转带动基片旋转，带有药液或者去离子水的喷嘴从基片上方喷射实施清洗。工艺作业完成后，驱动装置将基片取出放回片盒中。单片式清洗方法相较于槽式清洗方法，很好的避免了交叉污染的情况出现，但由于其采用喷射的方式，容易导致药液或者去离子水在基片表面的不均匀性，由此造成某些工艺的缺陷，该缺陷在需要使用精确控温的药剂工艺中显得尤为突出。
如何在避免基片之间交叉污染的同时，确保药液或等离子水均匀的清洗基片表面，成为本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于单片湿处理制程的槽式工艺方法，以克服现有湿处理方法所存在的易导致基片交叉感染或清洗均匀性差、稳定性不佳的问题。
根据本发明提供的用于单片湿处理制程的槽式工艺方法，包括如下步骤：
S10：提供一清洗槽，清洗槽内注入有工艺液体，并提供一基片夹具，基片夹具连接有驱动装置；
S20：利用基片夹具夹持基片；
S30：控制驱动装置驱动基片浸入清洗槽的工艺液体内以进行湿处理工艺；
S40：基片湿处理完毕后，控制驱动装置驱动基片脱离清洗槽。
本技术方案中，基片夹具一次仅夹持一个基片，该基片在驱动装置的驱动下浸入工艺液体内以进行湿处理工艺，这一方面避免了基片间交叉感染的风险，另一方面也确保了基片与工艺液体的充分、均匀接触，提高了清洗效果。值得说明的是，在湿处理过程中，基片始终处于受基片夹具夹持的状态，湿处理完毕后，基片夹具在驱动装置的驱动下带动基片脱离清洗槽。
优选地，在步骤S30和步骤S40之间，还包括步骤S31：在基片进行湿处理工艺过程中，控制驱动装置驱动基片在清洗槽内以基片的中轴线为中心旋转。
本技术方案中，基片在进行湿处理工艺过程中旋转，基片的旋转能够使其与工艺液体更加充分、均匀的接触。
优选地，在步骤S40之后，还包括步骤S50：基片脱离工艺液体的液面后，控制驱动装置驱动基片以基片的中轴线为中心旋转。
本技术方案中，控制基片在脱离工艺液体液面后旋转，可使基片表面残留的工艺液体被甩出。
优选地，所述基片的旋转速度范围为40转/分钟～200转/分钟之间。
本技术方案中，基片的转速控制在40转/分钟～200转/分钟之间，这一方面可以保证基片与工艺液体的均匀、充分接触，另一方面可以避免转速过高而增加对基片及基片夹具的负荷，从而提高设备的可靠性。
优选地，步骤S30中，基片以相对工艺液体液面倾斜的姿态浸入清洗槽的工艺液体内。
本技术方案中，基片以倾斜的姿态浸入工艺液体内，由此可以避免基片的待处理表面产生微小气泡。
优选地，所述基片浸入工艺液体时相对工艺液体液面的夹角范围为0°～5°之间。
本技术方案中，基片浸入工艺液体时相对工艺液体液面的夹角范围介于0°～5°之间时，这一方面能够避免微小气泡的产生，另一方面，由于在该角度范围内，夹持基片的基片夹具倾斜幅度较小，因此不会使驱动装置产生过多负担，如此可简化驱动装置的结构。
优选地，所述清洗槽包括内槽、环绕内槽的外槽以及循环管路系统；
所述循环管路系统包括进液管、出液管、过滤器以及循环泵，所述出液管的一端连接外槽，另一端经循环泵和过滤器连接进液管的一端，所述进液管的另一端连接内槽；
所述步骤S30中，基片在驱动装置的驱动下浸入内槽的工艺液体内以进行湿处理工艺。
本技术方案中，处理槽由内槽、外槽以及循环管路系统组成，内槽与进液管连接，外槽与出液管连接，进液管与出液管之间再通过循环泵和过滤器连接，这使得，内槽溢流出的工艺液体进入外槽后，通过出液管排出，工艺液体在循环泵的作用下又经进液管进入内槽，如此周而复始，实现工艺液体的循环。而过滤器的设置能够使得工艺液体的成分保持在纯净的状态。
优选地，所述清洗槽外套设有可升降的挡水环。
本技术方案中，结合基片的旋转设计，当基片脱离工艺液体液面时，可将挡水环升起，基片旋转甩出的工艺液体，将受挡水环的阻挡重新回到清洗槽，以起到回收工艺液体的作用。
优选地，所述清洗槽的进液口处设置有均流板；和/或，
所述清洗槽的底部设置有超声波/兆声波发生机构，所述超声波/兆声波发生机构向清洗槽内的工艺液体提供超声波/兆声波。
本技术方案中，可通过均流板上流气孔的合理分布，对工艺液体起导流和均流的作用；可通过超声波/兆声波发生机构设计，向清洗槽内的工艺液体提供超声波/兆声波，以起到加强清洗或者搅拌的效果。
优选地，所述清洗槽连接有温度控制装置。
本技术方案中，使用者可通过温度控制装置控制工艺液体的温度，如加热或冷却工艺液体，以使得工艺液体的温度更为均匀。
优选地，所述清洗槽的横截面为圆形。
本技术方案中，清洗槽的横截面为圆形，其可为外形为圆柱体的清洗槽，也可为外形为带有锥度的类圆柱体的清洗槽，圆形清洗槽相较于方形清洗槽，能够有效的避免涡流。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明提供的用于单片湿处理制程的槽式工艺方法，采用单片湿处理与槽式清洗相结合的方式，基片夹具一次仅夹持一个基片，该基片在驱动装置的驱动下浸入工艺液体，这一方面避免了基片间交叉感染的风险，另一方面也确保了基片与工艺液体的充分、均匀接触，提高了清洗效果。
2、本发明提供的用于单片湿处理制程的槽式工艺方法，可通过过滤器、循环泵、温度控制装置等的设置使得清洗槽形成一个独立的循环、过滤、控温系统，该系统还可进一步通过增加超声波/兆声波发生机构、均流板等，使得基片处在温度和浓度更加均匀的工艺液体内，优化基片的湿处理效果。
3、本发明提供的用于单片湿处理制程的槽式工艺方法，基片可在驱动装置的驱动下旋转，基片的旋转可配合清洗槽的循环、过滤、控温等工艺手段，以达到稳定均匀的工艺要求，大大提高基片的湿处理效果。
4、本发明提供的用于单片湿处理制程的槽式工艺方法，可在清洗槽外套设可升降的挡水环，当基片在工艺液体内处理完毕后，驱动装置带动基片上升脱离液面，此时可使驱动装置驱动基片旋转，以使基片表面残留的工艺液体被甩出，被甩出的工艺液体受挡水环的阻挡重新回到清洗槽，以起到回收的作用。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一实施例的用于单片湿处理制程的槽式工艺方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例的用于单片湿处理制程的槽式工艺方法的流程示意图；
图3为本发明一实施例的用于单片湿处理制程的槽式工艺方法的流程示意图；
图4为本发明一实施例的用于单片湿处理制程的槽式工艺方法的流程示意图；
图5为采用本发明用于单片湿处理制程的槽式工艺方法的系统结构示意图。
图中示出：
1-驱动装置；
2-基片夹具；
3-清洗槽；
4-基片；
5-过滤器；
6-循环泵；
7-温度控制装置；
8-挡水环；
9-均流板
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，本申请中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、底…)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。进一步地，在申请中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种用于单片湿处理制程的槽式工艺方法，包括如下步骤：
S10：提供一清洗槽3，清洗槽3内注入有工艺液体，并提供一基片夹具2，基片夹具2连接有驱动装置1；
S20：利用基片夹具2夹持基片4；
S30：控制驱动装置1驱动基片4浸入清洗槽3的工艺液体内以进行湿处理工艺；
S40：基片4湿处理完毕后，控制驱动装置1驱动基片4脱离清洗槽3。
如图5所示，将基片4安装于基片夹具2上，并控制基片4使其处理面朝下，基片夹具2连接驱动装置1，驱动装置1驱动基片夹具2产生位移，从而带动基片4沿特定方向移动。驱动装置1可以是机械手。
在基片夹具2的下方设置有清洗槽3，清洗槽3内盛放有工艺液体。当需要对基片4进行湿处理工艺时，控制驱动装置1，使驱动装置1驱动基片4向下移动直到基片4浸入清洗槽3的工艺液体内，在基片4进行湿处理工艺的过程中，基片夹具2保持对基片4的夹持状态，直到基片4湿处理完毕，驱动装置1通过基片夹具2驱动基片4脱离清洗槽3。
本发明采用单片湿处理与槽式清洗相结合的方式，基片夹具2一次仅夹持一个基片4，该基片4在驱动装置1的驱动下浸入工艺液体，相较于槽式清洗方法，本实施例避免了基片4间交叉感染的风险，而相较于单片式清洗方法，本实施例确保了基片4与工艺液体的充分、均匀接触，提高了清洗效果。
实施例2
如图2所示，本实施例提供一种用于单片湿处理制程的槽式工艺方法，包括如下步骤：
S10：提供一清洗槽3，清洗槽3内注入有工艺液体，并提供一基片夹具2，基片夹具2连接有驱动装置1；
S20：利用基片夹具2夹持基片4；
S30：控制驱动装置1驱动基片4浸入清洗槽3的工艺液体内以进行湿处理工艺；
S31：在基片4进行湿处理工艺过程中，控制驱动装置1驱动基片4在清洗槽3内以基片4的中轴线为中心旋转；
S40：基片4湿处理完毕后，控制驱动装置1驱动基片4脱离清洗槽3。
本实施例相较于实施例1，差别在于本实施例在基片4进行湿处理工艺的过程中，控制驱动装置1使其驱动基片4旋转，基片4在工艺液体内旋转，能够起到加强清洗的效果。进一步地，为避免基片4旋转产生涡流，将清洗槽3的横截面设计为圆形，如清洗槽3的外形可以为圆柱体或者是有锥度的类圆柱体。基片4的旋转配合圆形清洗槽3，能够达到稳定均匀的工艺要求，进一步提高工艺效果。
此外，可将基片4的转速控制在40转/分钟～200转/分钟之间，如此一方面可以保证基片4与工艺液体的均匀、充分接触，另一方面也能避免转速过高而增加对基片4及基片夹具2的负荷，从而提高设备的可靠性。
实施例3
如图3所示，本实施例提供一种用于单片湿处理制程的槽式工艺方法，包括如下步骤：
S10：提供一清洗槽3，清洗槽3内注入有工艺液体，并提供一基片夹具2，基片夹具2连接有驱动装置1；
S20：利用基片夹具2夹持基片4；
S30：控制驱动装置1驱动基片4浸入清洗槽3的工艺液体内以进行湿处理工艺；
S40：基片4湿处理完毕后，控制驱动装置1驱动基片4脱离清洗槽3；
S50：基片4脱离工艺液体的液面后，控制驱动装置1驱动基片4以基片4的中轴线为中心旋转。
本实施例相较于实施例1，差别在于本实施例在基片4湿处理结束后，当驱动装置1带动基片4脱离工艺液体液面，驱动装置1即驱动基片4旋转，以使得基片4甩出残留的工艺液体。进一步地，为降低成本，可在清洗槽3外套设一个可升降的挡水环8，当基片4湿处理结束后，可将挡水环8升起，等到基片4在驱动装置1的驱动下脱离工艺液体液面，控制驱动装置1驱动基片4旋转，以使得基片4甩出残留的工艺液体，此部分工艺液体受挡水环8阻挡，重新回到清洗槽3，以起到回收的作用。
此外，可将基片4的转速控制在40转/分钟～200转/分钟之间，如此一方面可以保证基片4与工艺液体的均匀、充分接触，另一方面也能避免转速过高而增加对基片4及基片夹具2的负荷，从而提高设备的可靠性。
实施例4
如图4所示，本实施例提供一种用于单片湿处理制程的槽式工艺方法，包括如下步骤：
S10：提供一清洗槽3，清洗槽3内注入有工艺液体，并提供一基片夹具2，基片夹具2连接有驱动装置1；
S20：利用基片夹具2夹持基片4；
S30：控制驱动装置1驱动基片4以相对于工艺液体液面倾斜的姿态浸入清洗槽3的工艺液体内以进行湿处理工艺；
S40：基片4湿处理完毕后，控制驱动装置1驱动基片4脱离清洗槽3。
本实施例相较于实施例1，差别在于本实施例中的基片4以倾斜的姿态浸入工艺液体内，由此可以避免基片4的待处理表面产生微小气泡，从而确保基片4待处理表面与工艺液体的充分接触，提高清洗效果。优选地，基片4浸入工艺液体时相对工艺液体液面的夹角范围为0°～5°之间，由此使得夹持基片4的基片夹具2倾斜幅度较小，不会使驱动装置1产生过多负担，如此可简化驱动装置1的结构。
实施例5
为提高基片4的清洗效果，达到稳定均匀的工艺要求，本实施例在以上任一实施例的基础上，对清洗槽3作进一步设计。如图5所示，清洗槽5包括内槽、环绕内槽的外槽以及循环管路系统，循环管路系统包括进液管、出液管、过滤器5以及循环泵6，进液管的一端连接内槽，另一端经循环泵6和过滤器5连接出液管的一端，出液管的另一端连接外槽。这样的结构设计使得，内槽溢流出的工艺液体进入外槽后，通过出液管排出，工艺液体在循环泵6的作用下又经进液管进入内槽，如此周而复始，实现工艺液体的循环。而过滤器5的设计，使得工艺液体的成分保持在纯净的状态。
进一步地，清洗槽33连接有温度控制装置7，使用者可通过温度控制装置7控制工艺液体的温度，如加热或冷却工艺液体，以使得工艺液体的温度更为均匀。此外，在清洗槽3的进液口处设置均流板9，通过均流板9上流气孔的合理分布，以对工艺液体起到导流和均流的作用。同时，在清洗槽3的底部设置超声波/兆声波发生机构，超声波/兆声波发生机构向清洗槽3内的工艺液体提供超声波/兆声波，以起到加强清洗或者搅拌的效果。
本实施例通过以上的结构设计使得清洗槽3形成一个独立的循环、过滤、控温系统，由此使得基片4处在温度和浓度更加均匀的工艺液体内，优化基片4的湿处理效果。此外，就清洗槽3的材料来说，清洗槽3可以根据所盛装的不同工艺液体的特性，选择不同的材料，包括但不限于采用PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PVDF(聚偏氟乙烯)、PTFE(聚四氟乙烯)、ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)、石英、不锈钢等材料。
值得说明的是，在本发明的其他实施例中，使用者可根据不同的工艺要求选择不同的清洗槽3配置，即可根据实际需要选择配置过滤器5、循环泵6、温度控制装置7、超声波/兆声波发生机构、均流板9等装置中的任意一个或多个。
以上对本发明的具体实施例进行了描述，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。
Claims (11)
1.一种用于单片湿处理制程的槽式工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：
S10：提供一清洗槽，清洗槽内注入有工艺液体，并提供一基片夹具，基片夹具连接有驱动装置；
S20：利用基片夹具夹持基片；
S30：控制驱动装置驱动基片浸入清洗槽的工艺液体内以进行湿处理工艺；
S40：基片湿处理完毕后，控制驱动装置驱动基片脱离清洗槽。
2.根据权利要求1所述的用于单片湿处理制程的槽式工艺方法，其特征在于，在步骤S30和步骤S40之间，还包括步骤S31：在基片进行湿处理工艺过程中，控制驱动装置驱动基片在清洗槽内以基片的中轴线为中心旋转。
3.根据权利要求1所述的用于单片湿处理制程的槽式工艺方法，其特征在于，在步骤S40之后，还包括步骤S50：基片脱离工艺液体的液面后，控制驱动装置驱动基片以基片的中轴线为中心旋转。
4.根据权利要求2或3所述的用于单片湿处理制程的槽式工艺方法，其特征在于，所述基片的旋转速度范围为40转/分钟～200转/分钟之间。
5.根据权利要求1所述的用于单片湿处理制程的槽式工艺方法，其特征在于，步骤S30中，基片以相对工艺液体液面倾斜的姿态浸入清洗槽的工艺液体内。
6.根据权利要求5所述的用于单片湿处理制程的槽式工艺方法，其特征在于，所述基片浸入工艺液体时相对工艺液体液面的夹角范围为0°～5°之间。
7.根据权利要求1所述的用于单片湿处理制程的槽式工艺方法，其特征在于，所述清洗槽包括内槽、环绕内槽的外槽以及循环管路系统；
所述循环管路系统包括进液管、出液管、过滤器以及循环泵，所述出液管的一端连接外槽，另一端经循环泵和过滤器连接进液管的一端，所述进液管的另一端连接内槽；
所述步骤S30中，基片在驱动装置的驱动下浸入内槽的工艺液体内以进行湿处理工艺。
8.根据权利要求1所述的用于单片湿处理制程的槽式工艺方法，其特征在于，所述清洗槽外套设有可升降的挡水环。
9.根据权利要求1所述的用于单片湿处理制程的槽式工艺方法，其特征在于，所述清洗槽的进液口处设置有均流板；和/或，
所述清洗槽的底部设置有超声波/兆声波发生机构，所述超声波/兆声波发生机构向清洗槽内的工艺液体提供超声波/兆声波。
10.根据权利要求1所述的用于单片湿处理制程的槽式工艺方法，其特征在于，所述清洗槽连接有温度控制装置。
11.根据权利要求1所述的用于单片湿处理制程的槽式工艺方法，其特征在于，所述清洗槽的横截面为圆形。
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